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拉索体系损伤的检测和监测方法 杨少军 （重庆万桥交通科技发展有限公司） 摘要：结合拉索体系介绍了拉索的检测和监测技术 关键词：拉索 检测 监测 损伤 斜拉桥是二次世界大战后出现的新型桥型,由于其外型美观,施工方便和造价经济,现已成为大跨度桥梁的主要桥型。我国现已建大量的斜拉桥和悬索桥。仅近十年内就有超过20余座跨径400米以上的斜拉桥相继建成，更有一批跨径处于世界前列的斜拉桥在建设或筹建中。 缆索结构体系是大跨径桥梁的主要承重构件，其安全性和耐久性对桥梁的正常使用和整体安全是极为重要的。由于缆索结构体系是缆索承重桥梁的生命线，一旦因耐久性和安全性不足出现病害与劣化，其承接能力丧失会导致公路桥梁垮塌的恶性事故，造成恶劣的社会影响和巨大的经济损失。目前已建成且在运营中的多座桥梁已发生过大的振动、严重的锈蚀或断索事故，如广州海印大桥断索，四川綦江彩虹桥整体垮塌，四川宜宾小南门大桥吊杆断裂等。还有一些桥梁已全桥换索或正准备换索，如济南黄河桥，四川犍为桥、上海恒丰路斜拉桥、广东九江大桥、云南三达地桥等等。桥梁缆索体系耐久性和安全性不足的问题已引起桥梁工程界的高度关注，并积极在探索研究解决之中。如何监测和评价斜拉桥拉索和吊索（杆）的安全性、耐久性，已成为主管部门和工程技术人员十分关注的问题。 拉索体系的损伤主要有锈蚀、疲劳断丝、滑丝和断裂等几种，他们的检测与监测的技术也主要是针对上述损伤形式开展的。下面分别就目前通用的几种检测方法做一个简单的介绍。 1 索体损伤检测技术 1.1 人工检测法 长期以来，人们对于大跨径桥的索体的检测主要采取人工检测，主要是检查索体是否遭受腐蚀，各紧固件是否松动，定期对索体各部件涂刷防护漆，对已锈蚀的及时除锈，清查索腐蚀的钢丝数量，判断其腐蚀程度。对于第三代缆索体系（PE防护拉索）目前多采用目测方法，先观测护套的表面，然后再根据表面的情况确定是否需要打开锚固区或在某些部位凿开护套，使钢丝外露以了解锈蚀、断丝等情况，在必要时对部分钢丝取样，并进行相关的物理和力学试验，以确定缆索的状态。桥梁缆索结构常规检测的实际操作情况如图1所示。 用常规检测方法主要是根据拉索腐蚀的程度等级来提出是否需要更换此索，其依据见表1或者根据建设部行业标准《城市桥梁养护技术规范 CJJ 99-2003》对缆索的安全性方面提出了定量的指标：以断丝面积2%或钢丝总面积损失10%作为斜拉桥拉索是否需要换索的阈值；对于悬索桥吊杆的更换，则只规定对“需要更换者”，应进行力学分析、制定更换方案。 a、凿开护套观测拉索 b、楔入木楔的悬索桥主缆 c、目测拉索锚固端锈蚀状况 图1桥梁缆索结构的常规检测（目测） 表1 拉索腐蚀程度分级 等级 特征描述 强度折减系数 5 没有腐蚀像新的一样 100% 4 轻微腐蚀 100% 3 轻微麻坑、轻～中度锈蚀 75% 2 中度随机麻坑 50% 1 严重麻坑 25% 0 断丝 0 磁漏检测法 无损检测对于构件锈蚀、裂纹等缺陷的检测其方法日趋成熟，在众多的无损检测方法中磁检测原理是最佳的无损检测方法之一。而磁漏法是无损检测的主要手段，它通过测量被磁化的拉索表面泄露的磁场强度来判定缺陷的大小。一旦拉索的表面有损伤或断丝，一部分磁场将从拉索中泄露出来，这一外泄的磁场可被传感器检测。当拉索遇到里面或内部缺陷产生的材料间断时，磁力线将会发生聚集（畸变）从而引起可被检测的磁漏或磁场变化。 目前此方法广泛应用于钢筋混凝土结构的钢筋定位检测和钢丝绳的检测，图2示为检测钢丝绳商业化磁漏检测仪器。由于斜拉桥拉索及悬索桥吊索外径（含护套）可达到甚至超过200mm。因此，如采用图2所示的磁漏检测仪器，则其大尺寸和重量将使得检测时必须借助专用机器人。我国近年也探索了利用爬升机器人检测斜拉桥的拉索。 图2 钢丝绳的商业化漏磁检测仪器 在国内利用磁漏技术对斜拉索锈蚀、断丝、磨损等检测的研究进行了多年，从结果看与钢丝绳的检测相比有下述特点： 1）缆索一般用防蚀材料包裹, 其端部用浇铸材料锚固。因此，即使是缆索最外层的断丝，其距磁敏元件也将有较大距离，而断丝断口向外扩散的漏磁场强度从断口处向外围呈空间负指数衰减，因而磁敏元件能够探测到的磁场强度将十分微弱；缆索内层断丝产生的可测磁场因外层钢丝的屏蔽效应而变得更加微弱，不易检测。 2）由于缆索外层包了非透明PE材料，缆索中断丝（内层的或外层的）的检测，不能直接观测到，只能依靠仪器作一些定量和定性的分析，从而判断缺陷在沿缆索轴线方向的位置和所处层次以及在截面上的分布状况等。 根据磁漏技术的特点，该技术用于斜拉桥拉索及悬索桥吊索在锚固区外的部分的钢丝锈蚀、断丝等检测是可行的，但对锚固区内的检测将难以进行。 1.3 放射线检测法 采用放射线法可以探